《金属学与热处理》金课建设的探讨与实践

         王胜民, 李向明, 郑必举   

（昆明理工大学 材料科学与工程学院，云南 昆明 650093）

 [摘  要]课程是高等教育人才培养的核心要素，是解决“以学生发展为中心”教育理念的关键环节，更是落实“立德树人”根本任务的具体化。值我国高等教育金课打造之际，本文基于《金属学与热处理》的课程特征，从高阶性、创新性和挑战度三个方面分析了《金属学与热处理》课程的金课特征体现，从课程内容、授课方式、考核方式等方面针对性提出了《金属学与热处理》金课建设的具体措施，并总结了金课实施两届的成效、经验和心得。希望本文的观点、措施及建议能够促进《金属学与热处理》课程的高质量建设，对提升我国本科教育水平和促进立德育人起到积极的作用。

[关键词]金属学与热处理；金课；课程建设；工程问题解决

[基金项目]2021年度昆明理工大学教改项目，“专业基础课课程思政的多维度建设研究”【2021KS066】。

[作者简介]王胜民（1977—），男，河北衡水人，博士，昆明理工大学材料学院教授，主要从事材料加工工程领域的教学和科研工作。

[中图分类号]  TG1   [文献标识码] A       

   自2018年8月教育部面向各高校提出淘汰“水课”、打造“金课”以来^[1]，高校教育研究者及教务管理部门针对什么是金课、金课应该具备什么特征、金课如何建等进行了大量研究，对金课建设思路有了较多的认识^[2-4]，尤其是对金课的“两性一度”（高阶性、创新性和挑战度）进行了深入分析，如侯长林从教育性、实用性、丰富性、前沿性、思辩性、研究性、艺术性分析了金课的七性特征^[5]，李芒从教学的难度、深度、广度、高度、强度、精度和温度分析了金课的七度特征并提出了课程建设措施^[6]。但金课不是一个宏观的概念，而是有血有肉的具体的一门门课程，仅靠教育研究者或管理者的宏观研究是难以打造出金课的。课程建设及授课的主体是任课教师，只有主体接受了金课的教育理念，从课程源头上实施改革和创新，才能真正促进金课的建设。所以，教师才是金课的真正建设者和第一责任人。

1  《金属学与热处理》课程的基本情况

本课程是工科院校材料成型及控制工程专业的必修核心专业基础课，是一门可以引领学生把宏观世界中可见的各种工程用金属材料与微观世界的组织结构密切联系起来的专业基础科学。也是工科院校铸造、焊接、压力加工、金属热处理等细分专业或专业方向的专业基础课程。课程的目的是使学生获得金属学及热处理基础及工程常用金属材料的基础理论知识，并使其初步具有根据零件工作条件和失效方式合理选择与使用材料、正确制定零件加工工艺路线的能力。

课程主要内容包括金属学基础、热处理原理和基础工艺，以及碳钢等工程常用金属材料三大知识板块；其中前两板块内容具有理论抽象、专业术语多的特点，第三板块具有内容繁杂且内容中出现的工艺或概念又与前两板块紧密关联的特点。金课建设之前多届的教学表明，学生反映课程内容枯燥无味、内容离散、多理论缺实践；教师反映，课程难教，学生学习带有突击性、缺乏学习积极性、学习过程缺少思维。

2  《金属学与热处理》课程的金课特征分析

2.1  课程的高阶性分析

高阶性是金课的第一基本特征，它要求课程是知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。知识为课程内容所涵盖也是课程的主要组成部分，《金属学与热处理》三大板块内容的基本概念、原理及规律都是金属材料加工领域的共性知识积淀，多年来几乎没有大的技术突破，但这是课程的主要内容，是课程必须讲授和学习的内容。

传统灌输式教学证明，教师大都从自身的主观愿望出发，把学生看成是受教育的对象，把教学当成是单向的“培养”活动，希望学生能够熟练掌握课程内容，即能背、能写、会做题、能通过考试；而本课程基本概念多、理论多、内容离散且抽象，灌输式教与学的结果是学生缺乏学习的主动性和自觉性，学习过程是机械式的，没有产生学生个体的独立知识思维。课程主要内容虽有着历史的沉淀，但并不是死板教条的，它们其中的诸多知识点与金属材料加工领域的冷热加工工艺密切相关，生产过程产生的技术问题或产品出现的质量缺陷追根溯源都需要基于这些经典的概念和基本原理进行分析、归纳和获得解决方法。

2.2  课程的创新性分析

金课的创新性一般体现在三个方面，一是课程内容有前沿性和时代性；二是教学形式体现先进性和互动性；三是学习结果具有探究性和个性化。随着科技的发展，新材料和先进制造技术不断涌现，但金属学与热处理的经典理论并没有大的突破，这也说明《金属学与热处理》课程不可一味地追求“新”；然而知识国际化是当下的发展趋势，部分章节内容的双语教学、国外教材及习题的部分引入也是课程建设的时代性要求。

随着多媒体信息技术的发展，多模式的课堂教学形式是必然选择，课堂教学虽是课程的主要组成部分，但必须打破传统的封闭课堂，不能再束缚于“固定的地方、固定的时间内完成固定的教学内容”，必须做到课堂开放，实现时间、空间和内容上的开放；这离不开互联网、微信、QQ及各类线上教学软件的介入，这些媒介技术的介入不仅可以丰富课程内容，还能够实现课时内外师生之间、同学之间的互动、交流，从而把课堂延伸到规定的课时之外，让课程参与者随时随地信息交流和问题思考，将课程学习从时间和空间上延伸到教室和课堂学时之外。

大学学习是大学生活的主要存在方式，是寻找意义、建构意义、发现意义的过程，从根本上讲，课程教学的终极价值就是引导学生理解知识、理解他人、理解自我，从而不断充盈自己的内心世界，提升自己的生命意义^[7]。所以，课程的学习结果不仅仅是完成并通过考试的低层次目标，也不仅是熟背金属学、热处理等那些基本定义、原理，而是通过课程的学习应该能够启发并产生课程知识与相关实践及社会的关联思考、激发个人的独立思维及是非判断，为后续学习或工作中发现问题、分析问题、解决问题打下初步综合工程素质。

2.3  课程的挑战度分析

挑战度要求课程要有一定难度，需要学生和老师一起，跳一跳才能够得着。基于前述的高阶性和创新性分析，在抓准前面两性（高阶性和创新性）基本特征基础上，若从课程内容、授课方式、考核方式三方面真正做到了课程的全面改革，那么自然而然就产出了课程的挑战度。挑战度不是课程内容越难、越深就越好，关键是把握一个“度”，这个“度”是走在发展的前面并引导发展的教学^[8]，为达到这个度，首先是任课教师要转变观念，不为目前高校重研轻教的绩效考核规则所束缚，从事业心和良心上注入精力、投入远超课时的课程设计及准备工作。在更新课程内容方面，尤其要从广度和深度上补充延伸到课堂外的教学内容，这些内容可能是讨论性质某些主题，或者是实践问题分析及问题解决大作业，或者是学生必须通过手册、文献检索、讨论交流才能解决的技术难题等；除此之外，任课教师还要进一步优化课堂教学各环节的时间分配，做到线上线下、课堂内外的多模式融合，这对于现行高校绩效考核体制下的任课教师而言无疑就是较大的挑战度。求知是人的本性^[9]，当课程内容达到一定的挑战度，对学生而言，在学习过程能够体验到精神突围或思维突破的快感，能够激发自己在金属学与热处理领域求知的渴望，这有利于苦心志、动其心、激其行、进而增益其所不能，做到课堂内外都忙起来。

3 《金属学与热处理》金课的建设措施及实践

3.1  课程内容及授课方式的改革

（1）课程内容的改革

保留课程基本概念、原理等基础知识，分析课程各章节的主要内容、重点内容和难点，梳理并细化各知识点。课程内容有选择地引入国外经典教材章节及习题，部分内容采用双语教学，并在期末试题中设置全英文试题的体现，培养学生专业课学习的时代化和国际化意识。

针对关键知识点，紧密结合制造技术、工艺、设备、产品制作流程或产品缺陷及新产品的开发，制订基础原理、工艺流程与实践现象或问题的一对一关联，将其付诸于每章教学的主要知识点，实现基础知识和工程实践关联的有机融合。工程实践的关联主题来源于生产实践或任课教师的科研活动，需任课教师凝练积累并题目化；如，“纯金属的结晶”章节设置“炸药猛度试验用铅柱的晶粒粗化（金属软化）”工程问题解决大作业，“二元合金相结构与结晶”章节设置“热浸镀锡锅内沉没辊选材紫铜的合理性及分析”工程问题解决大作业，“金属及合金的回复与再结晶”章节设置“大塑性变形-晶粒纳米化-脆化-退火软化-晶粒长大的矛盾辨析”课堂大讨论等等。

（2）课程授课方式的改革

以课堂教学为主，课后线上为辅，增加问题讨论每周一次（课下完成），充分利用互联网和手机微信，实现课堂、互联网+手机、课后图书馆、实验室的多方位融合教学模式。在内容合适深度和广度的前提下，将课程教学由课堂时间内的集中学习发展至课外学生个体或分组的多时间段、不固定地点的（如网络、图书馆、学生之间自发的小范围讨论交流小组）多维度学习。部分改革措施列举如下：

1） 基础理论采用讲授+工程案例剖析；

2） 基础工艺采用讲授+案例分析+讨论；

3） 基础理论、工艺的实践应用采用案列分析+典型视频+技术难题及解决+课下大作业+分组讨论；

4） 授课媒介采取：多媒体+板书+手机（微信群、QQ群）+课下（图书馆）相结合的方式。

3.2  课程考核方式的改革

以过程评价和目标评价为主线，以课程教与学过程学生的自主性、积极性和理论-实践能力的结合度效果为教学评价总目标。采用期末考试+过程评价相结合的方式实施课程考核。这种考核方式包括了终结性评价和过程性评价的全面性，且过程评价及平时讨论、微信群的交流又体现了对学生情感、价值观、态度甚至个性化的评价，从而实现对学生的多元化评价。

成绩设置为百分制，满分100分，其中，期末考试占60%（60分），过程评价占40%（40分）。过程评价包括工程问题解决大作业评价（20分），课后章节作业评价（5分），工程案例讨论评价（5分），实验报告评价（10分），考勤计入扣分项。编制了课程目标考核方式及成绩比例表、课后章节作业成绩评价标准、实践问题解决大作业成绩评价标准、实验报告成绩评价标准、期末考试成绩评价标准、工程案例讨论成绩评价标准。

课程的考核方式打破了传统期末考试+考勤的固定模式，大比例引入了工程问题解决的这一过程评价，并设置了20%的占比，工程问题解决作业紧扣主要章节的关键知识点，是理论联系实际的强力纽带，布置大作业次数不少于7次，其相关内容在期末考试试题中设置不低于5%的占比。

建立了过程考核及反馈机制，过程考核及监控环节设置有工程问题解决大作业、期中测验、案例讨论、微信群交流、问卷调查等，及时发现教学过程及学生学习难度、进度、态度等存在的问题，并及时反馈至教学活动过程。

3.3  课程金课的实践及总结

本课程金课建设以来经材料成型及控制工程专业两届学生的教学实践表明，课程教学使得学生在知识、能力、素质上全面提升，较好地完成了育人目标，课程建设及实施效果的金课特征显著，主要总结如下：

1）教师投入的工作量显著增加，学生学习的时间明显延长，学生课堂外投入的时间明显超过了课堂内学时；据统计教师投入课程的时间为7～8倍总学时，学生用于课后自主学习的时间为5～6倍总学时；学生课前、课后都投入了时间用于课程的学习。

2）初步激发了学生将知识与实践相关联的探讨和思考意识，并从大作业和讨论评价中表现出一定的独立思维自信。

3）触发了学生发散思维在专业领域的奔放，敢于并勇于开展创新的讨论和建议。

4）发动了学生学习专业知识的源动力，初步形成了学生带着问题查阅手册、跑图书馆、讨论交流的学习风气。

5）习惯了专业课部分章节内容的双语教学，并乐于接受全英文题目的挑战，培养了时代化和国际化的学习意识。

6）课程的产出效果支撑了OBE（Outcome-Based Education）结果导向的评估，完全达成了专业认证所要求的学习目标。最近一届学生的课程学习考核结果均超过了课程5个教学目标预期设置达成度值0.7。

4  结语

课程建设非一朝一夕之事，金课建设非三年两年之事，打造真正的金课，首要的是需要任课教师转变观念，凭事业心和良心创新课程内容、改革教学模式、做到知行合一，让学生内心体会到学习过程的认知欲望。本文的观点、措施及建议是本人在执教《金属学与热处理》过程课程建设与教的体会和总结，仅供同行参考，并希望同行们提出宝贵的意见和建议。希望本文的内容及观点对提升我国金属学与热处理工程领域专业人才培养起到积极的作用。

[参考文献]

[1] 教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲活[EB/OL]. 2018-10-17 http://xxgc.dlu.edu.cn/info/104911409.htm.

[2] 李志义.“水课”与“金课”之我见[J]. 中国大学教学, 2018, 12: 24-29.

[3] 吴岩. 建设中国“金课”[J]. 中国大学教学, 2018, 12: 4-9.

[4] 薄蓉蓉, 冷明祥. 高校“金课”建设的基本认知、现实困境与实践路径[J]. 黑龙江高教研究, 2019, 304(8): 141-144.

[5] 侯长林. 应用型高校打造“金课”要体现“七性”[J]. 职教论坛, 2019, (3): 58-61.

[6] 李芒, 李子运, 刘洁滢. “七度”教学观: 大学金课的关键特征[J]. 中国电化教育, 2019, 394(11): 1-8.

[7] 李松林. 深度教学的四个实践着力点[J]. 教育理论与实践——兼论推进课堂教学纵深改革的实质与方向, 2014, 34(31): 53-56.

[8] [美]M.P.德里斯科尔. 学习心理学——面向教学的取向[M]. 王小明等译. 上海:华东师范大学出版社, 2008: 214.

[9] 亚里士多德. 形而上学[M]. 北京:商务印书馆, 1995: 1.

Research and Practice of “Golden Course” Construction of Metallography & Heat Treatment Course

WANG Shengmin，LI Xiangming，ZHENG Biju

(Faculty of Material Science and Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093)

Abstract: Course is the core element of talent training in higher education, the key point to implement the educational concept of "Student-centered Development", the specifications of the moral education fundamental task. On the occasion of golden courses building in China's higher education, the golden course characteristics of Metallography & Heat Treatment Course, include higher order, innovative and challenging, were analyzed based on the course characteristics. Some specific measures were presented for building of golden courses from the aspects of course content, teaching methods, assessment methods, etc. The results and experience of implementation of two sessions were summarized. It is hoped that the viewpoints, measures and suggestions of this paper can promote the high-quality construction of Metallography & Heat Treatment Course, at the same time, it is hoped to play a positive role in improving the quality of moral education in the field of metalworking and heat treatment in China.

Key words:  Metallography and heat treatment; Golden course; Course construction; Engineering problem solving